Эксперимент Belle

Детектор Belle в Цукуба Холл, КЕК

Эксперимент Belle был проведён Belle Collaboration, международным сообществом из более чем 400 физиков и инженеров, в Исследовательской организации ускорителей высоких энергий (KEK) в Цукубе, префектура Ибараки, Япония. Эксперимент проводился с 1999 по 2010 год.

Детектор Belle находился в точке столкновения электрон- позитронного коллайдера асимметричной энергии, KEKB. Belle в KEKB вместе с экспериментом BaBar на ускорителе PEP-II в SLAC были известны как B-фабрики, поскольку они сталкивали электроны с позитронами при энергии центра импульса, равной массе Y(4S)-резонанса, который распадается на пары B-мезонов.

Детектор Belle представлял собой герметичный многослойный детектор частиц с большим телесным углом охвата, расположением вершин с точностью порядка десятков микрометров (обеспечивается кремниевым вершинным детектором), хорошей различающей способностью между пионами и каонами в диапазоне импульсов от 100 МэВ/c до нескольких ГэВ/c (обеспечивается черенковским детектором) и электромагнитным калориметр с точностью до нескольких процентов (на основе сцинтиллирующих кристаллов CsI(Tl)).

Эксперимент Belle II — модернизация Belle, которая была одобрена в июне 2010 года. В настоящее время он вводится в эксплуатацию и, как ожидается, начнет работу в 2018 году. Belle II находится в SuperKEKB (модернизированный ускоритель KEKB), который призван обеспечить в 40 раз большую интегрированную светимость.

Полученные результаты

Списанная центральная дрейфовая трекерная камера от Belle, в настоящее время выставленная в Национальном музее природы и науки.

Основные моменты эксперимента Belle включают

• наблюдение большого CP-нарушения в нейтральной системе B-мезонов
• измерение доли разветвления включительно $B\to X_{s}\gamma$ распады
• наблюдение за $b\to sl^{+}l^{-}$ переход с $B\to Kl^{+}l^{-}$ и $B\to K^{*}l^{+}l^{-}$
• измерение $\phi _{3}$ используя $B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}$ диаграммы Далица
• измерение элементов матрицы смешения кварков CKM $|V_{ub}|$ и $|V_{cb}|$
• наблюдение прямого СР-нарушения в $B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}$ и $B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}$
• наблюдение за $b\to d$ переходов
• доказательства $B\to \tau \nu$
• наблюдения ряда новых частиц, включая X(3872)

Образцы данных

Ускоритель KEKB имел на тот момент самую высокую в мире светимость. Большая часть собранных данных относилась к ϒ(4S). Мгновенная светимость превышала 2,11⋅10³⁴ см⁻²·с⁻¹. Интеграл светимости, собранный для массы ϒ(4S) составил около 710 фбн⁻¹ (соответствует 771 миллиону BB-мезонных пар). Около 10 % данных было получено ниже резонанса ϒ(4S) для изучения фона. Кроме того, KEKB провел специальные замеры на ϒ(5S)-резонансе для изучения B
s-мезона, а также на ϒ(1S)-, ϒ(2S)- и ϒ(3S)- резонансах для получения свидетельств существования темной материи и бозона Хиггса. Данные по ϒ(1S), ϒ(2S) и ϒ(5S), собранные Belle — самые объёмные в мире.

См. также

• B-фабрика
• BB-колебание

Ссылки

• Официальный сайт Belle
• Сайт сотрудничества Belle II
• Публичный веб-сайт Belle II